工程教育驱动的Linux网络编程课程改革

　　摘要：高等工程教育是工程技术人员培养的主渠道，工程教育改革受到教育界与企业界的高度关注。文章阐述如何立足于工程教育的时代要求，参照本科工程教育人才培养标准，结合信息学院学生特点，以课程建设为契机，对Linux网络编程课程的教学内容、理论教学方法、实践教学模式、教学环境、评价体系等方面实施一系列改革。
　　关键词：工程教育；Linux网络编程；教学改革；实践教学
　　文章编号：1672-5913（2013）14-0024-05中图分类号：G642
　　高等工程教育是以工程科学技术的研究与应用为特征的专门教育，其培养目标是造就合格的现代工程师。受知识经济和经济全球化时代的影响，社会对工程教育和工程师的期望不断提升。针对这样的时代形势，美国、英国及欧盟等在近年来连续对本国或地区的工程教育改革提出思路。以美国为例，美国工程院在2004年发布的《2020工程师》报告中提出：2020年工程师的关键特征主要有7个方面：分析能力、实践经验、创造力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德、终身学习能力。目前，我国的经济增长方式正在由粗放型向集约型增长方式转变，这对工程师的素质提出了更高的目标。2010年以来《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》及"卓越工程师教育培养计划"相继颁布，拉开了我国新一轮的工程教育改革。
　　在这一时代背景下，盐城师范学院网络工程专业坚持以校企合作、工程教育、研究型教学为导向，倡导教学内容工程化，能力培养实用化，能力评价专业化，并进行了一系列的专业建设与改革探索。笔者所在的教学团队以Linux网络编程课程建设为平台，探索"以学生为本，能力为先，因材施教，专长培养，理论与实践并重，特色与创新齐行"教学理念的实施方案。该团队在教学内容、教学方法、实践教学模式、教学环境、评价体系等多方面进行了系列改革，目标旨在以教学为平台，有效培养学生的分析能力、实践经验、创造能力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德、终身学习能力。笔者详细阐述了课程改革的具体措施与实施效果。
　　1课程性质与教学设置
　　Linux网络编程是网络工程专业重要的专业必修课程。该课程在系统介绍网络编程所需的基础知识和概念的基础上，主要针对Linux平台，使用C/C++开发环境，介绍基于TCP/IP网络套接口的基本编程方法，包括迭代与并发服务器编写方法、进程与线程编程技术、I/O编程技术、IPv4和IPv6的兼容性、原始套接口、数据链路访问技术、广播与多播技术等。教学目的在于加深学生对网络协议与体系结构的理解，帮助学生建立网络应用程序设计与开发的知识框架，培养学生程序设计能力。同时，为后续的TCP/IP协议分析、嵌入式系统开发、网络安全、网络管理等课程的学习打下基础。课程设计环节要求学生在规定学时内在Linux平台上完成一个小型网络应用的设计与开发，促进学生对Linux网络开发技术的深入理解。
　　2有效教学方法
　　2.1倡导教学内容工程化，优化教学内容
　　基于Linux平台的网络应用程序开发的学习，对学生的专业知识要求较高，既要求学生熟练掌握Linux操作系统的使用与配置、精通C语言程序设计，还要求学生深入理解TCP/IP协议栈与操作系统API。对于初次接触该内容的本科三年级学生来说，入门的门槛较高。因此，合理选择教学内容，设计教学方案，因材施教，显得至关重要。考虑到基于Linux平台的各类网络应用程序虽各有特色，但技术原理相通，选取一两个典型开发案例深入剖析，能够起到举一反三的效果。同时，基于Linux平台的网络应用程序开发工程性较强，适合采用CDIO141（Conceive、Design、Implement、Operate，构思、设计、实施、运作）的模式组织教学过程。本课程依据学生的兴趣，选择类QQ聊天工具、类NMAP的数据包捕获与分析工具等应用中的两个作为课堂教学案例，其余作为开放实验项目选题。
　　2.2推行任务驱动教学理念，提高课堂教学效果
　　针对本课程技术性强的特点，我们坚持"授之以渔，学以致用"的原则，希望能在有限的课时中，通过分析、讲解、演示、讨论、实践的教学手段，引导学生领会该技术的核心思想与应用方法。教学过程中，授课教师坚持培养学生的分析能力和规范的软件开发习惯，以任务驱动与案例教学为引导，每节课有明确的理论知识讲授与模块开发任务。具体做法是：对于课程的知识框架进行提炼，原理采用讲授法；将理论知识分解到相应的程序模块中，结合具体案例讲解，帮助学生加深对知识点的直观认识与理解。在代码的实现过程中，任课教师采用演示加讨论的方式锻炼学生分析程序、调试程序的能力。
　　教学过程中，我们坚持"小案例聚合、大案例分解"，以环回学习方式巩固学习内容。在基础知识章节的教学中，我们用一个案例贯穿课堂教学过程，不断运用新章节知识扩展案例功能，并在启发学生思考多种解决方案的基础上，讲解新功能扩展的多种解决方案。在功能扩展的代码实现过程中，依旧采用环回学习方式，进一步复习已学内容，加深对已学知识的理解。在课程教学的后期，以大案例分解的方式引导学生学习系统架构的方法。
　　2.3建设双语课程，推进学生国际化能力培养
　　2011年11月盐城师范学院该课程的双语课程建设项目申请成功，目标是通过英语教学以及英文教材及教学资料的研读，提高学生对专业英文术语的认知水平和英文资料的阅读能力。在为期一年的建设过程中，先后在2009级和2010级网络工程专业学生的教学中实施了双语教学。教学选用内容相近的中英文两本教材，对于教学内容较为容易理解的章节，使用英文教材、英文课件，并用英文讲授；对于教学内容较难理解的章节，使用英文教材、英文课件，但用中文讲授；对于教学内容难理解的章节，使用中文教材、中文课件，用中文讲授。盐城师范学院教务处对2009级和2010级网络工程专业共106名学生进行了问卷调查，统计结果显示，86.7%的学生认为采用双语教学对学习专业知识有帮助，92.5%的学生对本课程双语教学表示满意。